海峽兩岸高中化學(xué)平衡常數(shù)教材的比較及其啟示

王朝暉

摘 要：海峽兩岸都實(shí)行一綱多本的模式，而且每套教材都有自己的特色和側(cè)重點(diǎn)。對臺灣海峽兩岸高中教材的“化學(xué)平衡常數(shù)”，從學(xué)段安排、教學(xué)內(nèi)容、編寫特點(diǎn)進(jìn)行比較，獲得啟示。如大陸教材的知識體系編排的較好，而臺灣教材的深廣度大于大陸教材等等，在教學(xué)時取其之長，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：海峽兩岸；平衡常數(shù)；教材；比較；啟示

化學(xué)平衡常數(shù)是化學(xué)最核心基本概念之一，它使化學(xué)平衡問題由定性的討論走向定量的計算。近幾年關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的考查一直是高考的熱點(diǎn)，因此這部分知識在化學(xué)學(xué)習(xí)中有著舉足輕重的地位。對海峽兩岸現(xiàn)行高中化學(xué)教材的這部分內(nèi)容做個比較，并且應(yīng)用于高中化學(xué)教學(xué)過程很有必要。

一、海峽兩岸化學(xué)平衡常數(shù)教材的比較

海峽兩岸均在統(tǒng)一的課標(biāo)（綱要）下各出版社編寫不同版本的教材。這里以大陸山東科技出版社《化學(xué)反應(yīng)原理》（以下簡稱魯科版）和臺灣南一書局《基礎(chǔ)化學(xué)三》和《選修化學(xué)（上冊）》（以下簡稱南一版）為例，進(jìn)行對比分析。

1. 從教材的學(xué)段安排比較

魯科版關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)是在《化學(xué)反應(yīng)原理》闡述，針對的是理科傾向的學(xué)生。臺灣地區(qū)關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)先是在《基礎(chǔ)化學(xué)三》而后在《選修化學(xué)（上冊）》闡述，分別屬于高二開設(shè)的選擇性必修內(nèi)容和高三上開設(shè)選擇性選修內(nèi)容，是面向有興趣選擇化學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)生而不只是針對理科傾向的學(xué)生。

2. 從教材的內(nèi)容比較

如表1，魯科版以化學(xué)平衡常數(shù)為主線串起了反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、濃度商及通過“探究實(shí)驗(yàn)”、“交流討論”從定量分析了溫度、濃度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響等知識，得出了平衡移動的一般規(guī)律；在活動欄目中介紹了反應(yīng)的平衡常數(shù)與反應(yīng)可能進(jìn)行的程度關(guān)系、平衡濃度的求算方法、以“氧氣與血紅蛋白結(jié)合過程中的平衡移動”和“煤氣中毒病人的救治”為例介紹平衡移動原理在日常生活中的應(yīng)用。在內(nèi)容的組織方式上側(cè)重演繹，按照知識的邏輯性編寫方便學(xué)生理解和學(xué)習(xí)。

表1

南一版這部分內(nèi)容的深廣度上都大于魯科版。例如Kp 、“緩沖溶液”等在魯科版均未出現(xiàn)，這反映出臺灣地區(qū)在這部分的課程綱要對教學(xué)內(nèi)容的要求比大陸地區(qū)要高。但同樣突出了以化學(xué)平衡常數(shù)為核心的這一思路，運(yùn)用了演繹的手法使學(xué)生對化學(xué)平衡常數(shù)的認(rèn)識由定性上升為定量，加深對平衡常數(shù)的本質(zhì)的認(rèn)識，層次分明。南一版在《基礎(chǔ)化學(xué)三》中以概念教學(xué)為重點(diǎn)突出化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)及用平衡常數(shù)解釋濃度、壓強(qiáng)、催化劑對平衡的影響，對于應(yīng)用只介紹了溶度積常數(shù)Ksp。而在《選修化學(xué)（上冊）》中則更加注重知識與能力的結(jié)合不僅強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡常數(shù)的本質(zhì)還研究了水的電離平衡常數(shù)Kw、弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)Ka（Kb）、鹽的水解平衡常數(shù)Kh、溶度積常數(shù) Ksp及緩沖溶液的表達(dá)與計算，既重視化學(xué)原理與知識的教學(xué)，又注重學(xué)科思想與學(xué)科能力的形成。

對比兩岸教材這部分的實(shí)驗(yàn)分布和要求可以看出，兩岸教材都十分重視實(shí)驗(yàn)，明確化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，但出發(fā)點(diǎn)明顯不同。魯科版安排的9個實(shí)驗(yàn)均為演示實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)分布在實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響、沉淀溶解平衡、沉淀的轉(zhuǎn)化、鹽類的水解及影響鹽類水解的因素。這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計旨在提高學(xué)生的探究能力、幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理解教材內(nèi)容。與大陸課程標(biāo)準(zhǔn)所要求的“提高學(xué)生的科學(xué)探究能力”相一致，南一版的《基礎(chǔ)化學(xué)三》的趣味實(shí)驗(yàn)是“氯化亞鈷溶液的顏色變化”，在《選修化學(xué)（上冊）》中的兩個示范實(shí)驗(yàn)是“氯化亞鈷溶液的顏色變化”和“氫氣球與酸的強(qiáng)弱”這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計的目的以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并提供準(zhǔn)確操作的觀摩機(jī)會，強(qiáng)調(diào)基本實(shí)驗(yàn)操作技能。這與臺灣地區(qū)的課程目標(biāo)“實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc操作技巧的養(yǎng)成”相一致。

3. 教材的編寫特點(diǎn)比較

勒夏特列原理和化學(xué)平衡常數(shù)都可用于解釋化學(xué)平衡移動，魯科版突出以化學(xué)平衡常數(shù)為核心的教學(xué)，“勒夏特列原理”僅作為閱讀材料，同時把“化學(xué)反應(yīng)速率”安排在化學(xué)平衡常數(shù)這節(jié)內(nèi)容后面，在討論外界因素對平衡移動的影響規(guī)律時，不是從化學(xué)反應(yīng)速率的角度，而是從化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商的比較這一角度進(jìn)行分析得出結(jié)論。這有利于學(xué)生學(xué)會用定量的觀點(diǎn)分析問題，有利于學(xué)生知識的遷移，比如學(xué)習(xí)沉淀溶解平衡中可比較溶度積與濃度商來分析沉淀溶解平衡的移動，判斷沉淀的溶解和生成等。

南一版以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力為出發(fā)點(diǎn)，編寫文字?jǐn)⑹龊啙崱⑶宄?、通暢、典雅，全書采用彩印，圖文并茂，以求學(xué)生喜愛閱讀，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在每章之前列出學(xué)習(xí)目標(biāo)，于每章之后列出摘要整理便于學(xué)生自學(xué)?；谝陨咸攸c(diǎn)對于重點(diǎn)內(nèi)容的闡述多舉詳細(xì)的例子加以說明。體現(xiàn)在教材中這部分的例題數(shù)明顯多于魯科版，并在例題后面緊跟課堂練習(xí)以便學(xué)生練習(xí)鞏固。

二、海峽兩岸化學(xué)平衡常數(shù)教材比較的啟示

上述比較表明，海峽兩岸化學(xué)平衡常數(shù)的教材各有特色。大陸化學(xué)平衡常數(shù)的教學(xué)取其之長，可以著實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。

1. 緊扣知識點(diǎn)安排配套例題和練習(xí)，加深對知識的理解

南一版的編寫體現(xiàn)了以學(xué)生為本，立足于方便學(xué)生自學(xué)以達(dá)成《課程綱要》中“增進(jìn)個人解決問題、自我學(xué)習(xí)”的目標(biāo)。教材中圖文并茂，文中穿插了許多彩色圖片，取材新穎，貼近生活，能有效吸引學(xué)生閱讀。章節(jié)之前有學(xué)習(xí)目標(biāo)，章節(jié)之后有重點(diǎn)整理，便于學(xué)生明確學(xué)習(xí)重點(diǎn)和目標(biāo)。在文中幾乎每個知識點(diǎn)都有緊扣的配套例題和練習(xí)，例如《選修化學(xué)（上冊）》第三章第三節(jié)（B平衡常數(shù)的種類）中討論Kc與Kp的關(guān)系介紹完內(nèi)容之后緊跟例題：2SO3（g）？葑2SO2（g）+O2（g）在1000K達(dá)到平衡，若其Kc等于4.02×10-3，計算Kp。幫助學(xué)生理解和體會Kc與Kp的關(guān)系，并運(yùn)用于具體實(shí)例。接著鞏固練習(xí)：甲烷和水蒸氣混合反應(yīng)能生成氫氣和一氧化碳。（1）試寫出其平衡反應(yīng)式。（2）若在1000K時，Kc=3.8×10-3則Kp應(yīng)為多少？從這兩道題看到題干簡潔，指向明確沒有復(fù)雜的推導(dǎo)和思路，目標(biāo)就為學(xué)生掌握Kc與Kp的相互換算。這對學(xué)生理解相關(guān)知識、掌握解決問題的方法，以及課后復(fù)習(xí)回顧都有好處。

2. 從本質(zhì)認(rèn)識平衡常數(shù)，確立化學(xué)平衡的定量觀

南一版介紹了多種平衡常數(shù)，并且舉例說明的內(nèi)容豐富，可適時適當(dāng)取舍，有機(jī)滲透到日常教學(xué)，幫助學(xué)生確立定量觀。例如在學(xué)習(xí)Ksp得有關(guān)知識前學(xué)生對于使Fe3+沉淀需在堿性條件下深信不疑，但對于pH值為多少沒有深入思考?？稍O(shè)問當(dāng)c（Fe3+）為2.6×10-6mol·L-1時要使其沉淀的最小pH值又為多少呢？根據(jù)25℃時Ksp（Fe（OH）3）=2.6×10-39計算可知此時的pH=4，溶液明顯呈酸性。類似的訓(xùn)練有助學(xué)生從本質(zhì)認(rèn)識平衡常數(shù)，掌握定量計算的方法，確立Fe3+的沉淀是受溶液中c（OH-）影響，維系兩者的正是Ksp（Fe（OH）3）。而非簡單的酸性或堿性。

3. 以平衡常數(shù)概念為中心，解決有關(guān)平衡的難點(diǎn)問題

“以平衡常數(shù)概念為中心”這一點(diǎn)魯科版和南一版都有共識，因此，南一版的這部分內(nèi)容也便于我們借鑒參考。以往在以“勒夏特列原理”為中心的教學(xué)中常會遇到一些學(xué)生不易理解的問題，而在以平衡常數(shù)教學(xué)為核心這些問題都迎刃而解。如學(xué)生對稀醋酸加冰醋酸平衡正移容易理解，但解釋醋酸在稀釋時平衡的移動一頭霧水，稀釋醋酸時平衡為何正移？以往用“勒夏特列原理”定性的說稀釋濃度減小平衡正移，說服力不足，我們可通過平衡常數(shù)來證明。醋酸稀釋時溫度不變，Ka不變，Ka=■，若溶液體積擴(kuò)大一倍各項(xiàng)物質(zhì)的濃度減小為原來的二分之一，此時只有通過分子[CH3COO-]和[H+]增大，分母[CH3COOH]減小才有可能保持Q與K相等，因此平衡正移。

再如討論2NO2（g）？葑N2O4（g）加壓平衡正移，混合氣體的顏色是變深還是變淺呢？不少學(xué)生誤認(rèn)為加壓平衡正移混合氣體中NO2物質(zhì)的量減少，混合氣體顏色變淺。忽略了顏色的深淺是由c（NO2） 決定而非n（NO2）。我們可以用平衡常數(shù)K=■來分析，溫度不變，K不變，加壓c（N2O4）增大，c（NO2）也隨之增大，因而顏色加深。不僅上述例子，在討論等效平衡、轉(zhuǎn)化率時用平衡常數(shù)來解釋都比用勒夏特列原理來的簡便。

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